DE19623601B4

DE19623601B4 - Probe for coordinate measuring with a clamping device for clamping the deflectable part of the probe

Info

Publication number: DE19623601B4
Application number: DE19623601A
Authority: DE
Inventors: Peter Ähnelt; Roland Roth; Kurt Brenner; Karl Seitz; Klaus Herzog; Franz Szenger
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1996-06-13
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2016-06-14
Also published as: GB2302589B; GB9610095D0; GB2302589A; DE19623601A1

Abstract

Tastkopf für Koordinatenmeßgeräte mit einer Klemmvorrichtung zur Klemmung des auslenkbaren Teils (3; 103; 203) gegenüber dem relativ dazu feststehenden Teil (2) des Tastkopfes, wobei das zu klemmende Teil an dem feststehenden oder beweglichen Teil (2/3; 102/103; 202/203) des Tastkopfes befestigt ist und von zwei relativ zueinander beweglichen Teilen (10/11; 110/111; 210/211) der Klemmvorrichtung zangenförmig umfaßt ist.probe for coordinate measuring machines with a Clamping device for clamping the deflectable part (3; 103; 203) across from the relatively fixed part (2) of the probe, wherein the part to be clamped on the fixed or movable part (2/3; 102/103; 202/203) of the probe is attached and of two relative to each other moving parts (10/11; 110/111; 210/211) of the clamping device pincer-like comprises is.

Description

Die Tastköpfe von Koordinatenmeßgeräten lassen sich im wesentlichen in zwei Kategorien einteilen, einmal in sogenannte schaltende Tastköpfe, die lediglich die Berührung des Taststifts bzw. der Tastkugel mit dem Werkstück signalisieren, und in sogenannte messende Tastköpfe, die der Auslenkung des beweglichen Taststiftträgers in einer oder mehreren Koordinatenrichtungen proportionale Signale liefern. Mit Tastköpfen des letztgenannten Typs lassen sich auch im sogenannten Scanning-Betrieb die Oberflächen von Werkstücken bei kontinuierlicher Anlage der Tastkugel am Werkstück abfahren. Unter anderem in dieser Betriebsart ist es häufig wünschenswert, die Auslenkung des beweglichen Taststiftträgers in einer oder zwei Koordinatenrichtungen zu blockieren, d.h. die Führungen, an denen der bewegliche Taststiftträger aufgehängt ist, – das können beispielsweise drei aneinander gehängte Federparallelogramme sein wie bei dem in der DE 22 42 355 C2 beschriebenen Tastkopf – zu klemmen. Auch für den in der älteren Patentanmeldung DE 44 33 917 A1 anhand der 7 und 8 beschriebenen Tastkopf ist es bei bestimmten Messungen erforderlich, die vertikale w-Achse zu klemmen, um beispielsweise den Durchmesser eines zylindrischen Werkstücks auf einem Meridian abzufahren.The probes of coordinate measuring can be divided into two main categories, once in so-called switching probes, which signal only the touch of the stylus or the probe ball with the workpiece, and in so-called measuring probes, the deflection of the movable stylus carrier in one or more Coordinate directions provide proportional signals. With probes of the latter type can be in the so-called scanning operation, the surfaces of workpieces descend with continuous contact of the probe ball on the workpiece. Among other things, in this mode of operation, it is often desirable to block the deflection of the movable stylus carrier in one or two coordinate directions, ie the guides on which the movable stylus carrier is suspended - that can be, for example, three spring parallelograms hung together as in FIG DE 22 42 355 C2 described probe - to clamp. Also for the in the earlier patent application DE 44 33 917 A1 based on 7 and 8th described probe is required in certain measurements, the vertical w-axis to clamp, for example, to run the diameter of a cylindrical workpiece on a meridian.

Für den Einsatz in Tastköpfen von Koordinatenmeßgeräten geeignete Klemmvorrichtungen haben allerdings zwei wesentliche Nebenbedingungen zu erfüllen, insbesondere wenn Wert auf eine möglichst geringe Meßunsicherheit des mit dem Tastkopf ausgerüsteten Gerätes gelegt ist. Zum einen sollte die Klemmvorrichtung keine oder nur sehr wenig Verlustleistung in den Tastkopf einleiten. Denn andernfalls verursacht die entstehende Wärme Längenänderungen, die zum Auswandern der Tastkugel aus ihrer kalibrierten Nullage führen. Zum anderen sollte die Klemmvorrichtung die Führungen für den beweglichen Taststiftträger, d.h. z.B. die Federparallelogramme, an denen der Taststiftträger aufgehängt ist, nicht deformieren bzw. keine störenden Querkräfte auf die Federparallelogramme ausüben.For use in probes suitable for coordinate measuring machines However, clamping devices have two significant constraints too fulfill, especially if value is on the lowest possible measurement uncertainty equipped with the probe equipment is laid. For one thing, the clamping device should not or only introduce very little power loss into the probe. Otherwise, otherwise causes the resulting heat Changes in length, to emigrate the stylus from its calibrated zero position to lead. On the other hand, the clamping device should support the guides for the movable stylus carrier, i. e.g. the Federparallelogramme on which the Taststiftträger is suspended, not deform or no disturbing Transverse forces on exercise the Federparallelogramme.

Diese Forderungen wurden bisher nur mit verhältnismäßig hohem konstruktiven Aufwand erfüllt. So ist beispielsweise in der DE 22 42 356 C3 ein feinverstellbares Präzisionsgesperre beschrieben, mit dem zwei gegeneinander bewegliche Teile hinsichtlich ihrer Lage mechanisch geklemmt werden können. Dieses Gesperre benutzt einen Elektromotor mit Gewindespindel, um einen kinematisch gelagerten Doppelhebel mit Hilfe einer Feder in eine Nut am anderen Teil zu drücken. Hierbei werden jedoch störende Querkräfte senkrecht zur Bewegungsrichtung der beiden gegeneinander verschiebbaren Teile von dem einen auf das andere Teil ausgeübt. Diesen Nachteil besitzt auch die in der 5 der DE 4 331 655 A1 dargestellte Klemmvorrrichtung.These requirements have been met only with relatively high design effort. For example, in the DE 22 42 356 C3 a finely adjustable Präzisionsgesperre described with the two mutually movable parts can be mechanically clamped with respect to their position. This lock uses an electric motor with threaded spindle to press a kinematically mounted double lever by means of a spring in a groove on the other part. In this case, however, disturbing transverse forces are exerted perpendicular to the direction of movement of the two mutually displaceable parts from one to the other part. This disadvantage also has in the 5 of the DE 4 331 655 A1 illustrated Klemmvorrrichtung.

Die Klemmvorrichtung dieser Druckschrift ( DE 4 331 655 A1 ) weist einen starr befestigten Elektromagneten auf, dessen Ausrichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Tasters liegt und der mit einem am beweglichen Taster angeordneten Gegenmagneten so zusammenwirkt, dass er diesen Gegenmagneten wieder in eine Lage zurückzieht, dass sich die Pole der Magneten unter Beibehaltung eines schmalen Luftspaltes gegenüber liegen und hierdurch der Taster wieder in seine Nulllage gezogen wird. Der Gegenmagnet ist federnd gelagert. Wird der Spulenstrom des Elektromagneten weiter erhöht, so überwindet der Gegenmagnet die Federkraft und wird gegen den Elektromagneten gezogen, so dass hierdurch der Taster in seiner Bewegungsrichtung geklemmt ist.The clamping device of this document ( DE 4 331 655 A1 ) has a rigidly fixed electromagnet whose orientation is perpendicular to the direction of movement of the probe and which cooperates with a movable magnet arranged on the counter magnets so that it retracts this counter magnet back into a position that the poles of the magnet while maintaining a narrow air gap lie and thereby the button is pulled back to its zero position. The counter magnet is spring-mounted. If the coil current of the electromagnet is further increased, the counter magnet overcomes the spring force and is pulled against the electromagnet, so that in this way the button is clamped in its direction of movement.

Die Druckschrift DD 120 706 A1 zeigt einen drehbar gelagerten Taster, der über ein Verbindungsglied mit einer Platte verbunden ist, die in eine Küvette eintaucht, die mit einer magnetisch aktiven Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist. Die Küvette ist von einem U-förmigen Elektromagneten umgeben, über den die Viskosität der magnetisch aktiven Dämpfungsflüssigkeit verändert werden kann, bis der Taster sich überhaupt nicht mehr bewegen kann.The publication DD 120 706 A1 shows a rotatably mounted button, which is connected via a connecting member with a plate which dips into a cuvette, which is filled with a magnetically active damping fluid. The cuvette is surrounded by a U-shaped electromagnet, which can be used to change the viscosity of the magnetically active damping fluid until the probe can not move at all.

Die Offenlegungsschrift DE 44 33 917 A1 zeigt ein handgeführtes Koordinatenmessgerät. Das Koordinatenmessgerät weist einen an einer vertikalen Säule höhenverschieblich gelagerten Träger auf, an dem ein erster horizontal ausgerichteter Armteil um ein Drehgelenk mit einer vertikalen Achse drehbeweglich gelagert ist. Am Ende des ersten horizontal ausgerichteten Armteils ist über ein weiteres Drehgelenk mit einer vertikalen Drehachse ein zweiter horizontal ausgerichteter Armteil drehbeweglich befestigt, wobei am Ende dies es Armteils ein Taster befestigt ist. Dieser zweite horizontale Armteil ist als Federparallelogramm ausgebildet, das zusätzlich auch Bewegungen des Tasters in vertikaler Richtung gegenüber dem Drehgelenk zulässt. Zur Kompensation der Gewfichtskraft des Tasters ist das Federparallelogramm über eine Feder gewichtsentlastet, so dass das Federparallelogramm in eine Nulllage eines Induktivmesssystems zur Messung der Auslenkung des Federparallelogramms gezogen wird. Eine Auslenkung des Federparallelogramms aus seiner Nulllage, die über das Induktivmeßsystems festgestellt wird, bewirkt hierbei, dass der Träger an der vertikalen Säule über eine Servorsteuerung solange nachgeführt wird, bis sich das Federparallelogramm wieder in seiner Nulllage befindet. Soll der Messarm auf eine definierte Höhe fixiert werden, so kann das Federparallelogramm über eine nicht näher gezeigte Klemmeinrichtung in seiner Nullstellung geklemmt werden.The publication DE 44 33 917 A1 shows a hand-held coordinate measuring machine. The coordinate measuring machine has a height-displaceably mounted on a vertical column carrier on which a first horizontally oriented arm member is rotatably mounted about a rotary joint with a vertical axis. At the end of the first horizontally oriented arm part, a second horizontally oriented arm part is rotatably mounted via a further rotary joint with a vertical axis of rotation, wherein at the end of this arm part it is attached a button. This second horizontal arm part is designed as a spring parallelogram, which also allows movements of the probe in the vertical direction relative to the rotary joint. To compensate for the Gewfichtskraft of the probe, the spring parallelogram is weight relieved by a spring, so that the spring parallelogram is pulled into a zero position of an inductive measuring system for measuring the deflection of the spring parallelogram. A deflection of the spring parallelogram from its zero position, which is detected by the Induktivmeßsystems, in this case causes the carrier on the vertical column via a servo control is tracked until the spring parallelogram is back in its zero position. If the measuring arm is to be fixed to a defined height, then the spring parallelogram can be clamped in its zero position via a clamping device not shown in greater detail.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in einem Tastkopf der eingangs genannten Art die Klemmvorrichtung zur Klemmung des auslenkbaren Teils des Tastkopfs in mindestens einer Koordinate konstruktiv möglichst einfach so auszugestalten, daß bei Betätigung der Klemmvorrichtung nur sehr geringe oder gar keine Querkräfte auf das auslenkbare Teil des Tastkopfs ausgeübt werden.It is the object of the present invention in a probe of the type mentioned the clamping device for clamping the deflectable Part of the probe in at least one coordinate constructive possible simply to design that at activity the clamping device only very little or no lateral forces the deflectable part of the probe are exercised.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.These Task is with the measures specified in claim 1 solved.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß die Klemmkraft nur als innere Kraft innerhalb der Klemmvorrichtung wirkt. Querkräfte auf den auslenkbaren Teil des Tastkopfes sind fast vollständig ferngehalten. Wenn die Verbindung zwischen der Klemmvorrichtung und dem auslenkbaren Teil des Tastkopfes über ein biegeweiches Teil, beispielsweise eine dünne und schlanke Blattfeder erfolgt, dann wirkt nur noch die sehr geringe Biegekraft der verwendeten Blattfeder auf das bewegliche Teil des Tastkopfes zurück.By the measures according to the invention will achieved that the Clamping force acts only as internal force within the clamping device. transverse forces on the deflectable part of the probe are kept almost completely. When the connection between the clamping device and the deflectable Part of the probe over a flexible part, such as a thin and slender leaf spring takes place, then only the very low bending force of the used Leaf spring on the moving part of the probe back.

Zudem ist der gesamte Aufbau konstruktiv sehr einfach zu gestalten und zwar auch so, daß die Klemmvorrichtung weder im entklemmten noch im geklemmten Zustand, sondern nur während der Schaltvorgänge zwischen diesen beiden Zuständen Energie verbraucht. Das läßt sich beispielsweise mit einem Elektromagneten erreichen, dessen Ankerplatte zwischen zwei Stellungen schaltbar ist. Solche bipolaren schaltbaren Magnete bestehen aus einem Elektromagneten und zusätzlich einem Permanentmagneten, dessen Flußverlauf innerhalb des die Magnete umgebenden Weicheisentopfes umschaltbar ist. Sie finden beispielsweise Verwendung bei Tasterwechseleinrichtungen wie sie u.a. in der DE 33 20 127 C2 und der DE 39 22 297 A1 beschrieben sind.In addition, the entire structure is structurally very simple to make and indeed so that the clamping device consumes energy neither in the unclamped nor in the clamped state, but only during the switching operations between these two states. This can be achieved for example with an electromagnet whose armature plate is switchable between two positions. Such bipolar switchable magnets consist of an electromagnet and, in addition, a permanent magnet whose flux profile can be switched within the soft iron pot surrounding the magnets. They are used, for example, in probe changing devices such as those in the DE 33 20 127 C2 and the DE 39 22 297 A1 are described.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sich bei geeigneter Ausbildung der Bestandteile der Klemmvorrichtung eine genaue Justage dieser Bestandteile zueinander erübrigt. Hierzu trägt insbesondere die konstruktive Ausbildung mit den im Anspruch 9 genannten Merkmalen bei, wobei die V-förmige Nut dann zweckmäßig so angeordnet ist, daß sie senkrecht zur Bewegungsrichtung des auslenkbaren Teils des Tastkopfes verläuft.One Another advantage of the invention is the fact that at suitable design of the components of the clamping device a exact adjustment of these components to each other is unnecessary. Contributes in particular the structural design with the features mentioned in claim 9 at, with the V-shaped Groove is then arranged appropriately, that she perpendicular to the direction of movement of the deflectable part of the probe runs.

Um zu vermeiden, daß die Klemmvorrichtung oder die Führungen des beweglichen Teils des Tastkopfes bei übermäßiger Tastkraft zwischen Taststift und Werkstück beschädigt werden, ist es zweckmäßig, wenn die Klemmvorrichtung bei überschreiten einer definierten maximalen Haltekraft das geklemmte Teil freigibt. Auch das läßt sich durch eine geeignete federelastische Ausbildung der zwei Teile der Klemmvorrichtung erreichen, die das biegeweiche Teil zangenförmig umfassen.Around to avoid that Clamping device or the guides of the movable part of the probe with excessive force between stylus and workpiece damaged it is expedient, if when exceeding the clamping device a defined maximum holding force releases the clamped part. That too can be by a suitable resilient design of the two parts of the To achieve clamping device, which include the bending soft part pliers shape.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Haltekraft der Klemmvorrichtung einstellbar und damit den Bedürfnissen entsprechend frei wählbar ist. Das ist z.B. wichtig, wenn mit kleinen, dünnen Taststiften gemessen wird. Hier sind geringere Klemmkräfte erforderlich als beim Arbeiten mit dicken Taststiften, um die Gefahr von Taststiftbrüchen zu vermeiden. Andererseits treten während eines Meßvorganges auch Situationen auf, wo höhere Klemmkräfte gefordert werden. Das ist beispielsweise beim Tasterwechsel der Fall, wenn der Taststiftträger in die gabelförmige Aufnahme des Wechselmagazins eingefahren wird, die diesem Einfahren hin und wieder einen höheren Widerstand entgegensetzt und dann versucht, den Taststiftträger aus der Klemmung herauszudrücken.Farther it is useful if the holding force of the clamping device adjustable and thus the needs according to freely selectable is. This is e.g. important when measuring with small, thin styli. Here are lower clamping forces required when working with thick styli to the danger of stylus breaks to avoid. On the other hand occur during a measurement process also situations where higher clamping forces be required. This is for example when changing the button Case when the stylus carrier in the bifurcated recording of the changing magazine is retracted, this retraction and again a higher resistance opposes and then tries to push the stylus carrier out of the clamp.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und sind nachfolgend anhand der 1-4 der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.Further advantages of the invention will become apparent from the dependent claims and are described below with reference to the 1 - 4 the accompanying drawings described in more detail.

1 ist eine vereinfachte Prinzipskizze, die einen Tastkopf mit in nur einer Koordinatenrichtung auslenkbarem Taststift und mit einer Klemmvorrichtung zur Arretierung der Taststiftbewegung in der genannten Koordinate zeigt; 1 is a simplified schematic diagram showing a probe with deflectable in only one coordinate direction stylus and with a clamping device for locking the stylus movement in said coordinate;

2 zeigt den in der Klemmvorrichtung (9) von 1 verwendeten bipolar schaltbaren Magneten im Schnitt; 2 shows the in the clamping device ( 9 ) from 1 used bipolar switchable magnets in section;

3 ist eine detailliertere Ansicht der Klemmvorrichtung (9) in 1 in vergrößertem Maßstabe; 3 is a more detailed view of the clamping device ( 9 ) in 1 on an enlarged scale;

4 ist eine perspektivische Darstellung der Klemmvorrichtung nach 3; 4 is a perspective view of the clamping device according to 3 ;

5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung teils im Schnitt, teils in Ansicht; 5 shows a second embodiment of the clamping device according to the invention partly in section, partly in view;

6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung teils im Schnitt, teils in Ansicht. 6 shows a third embodiment of the clamping device according to the invention partly in section, partly in view.

Der in 1 dargestellte Tastkopf besitzt ein am Koordinatenmeßgerät (1) befestigtes erstes, feststehendes Teil (2), gegenüber dem der bewegliche Taststiftträger (3) wie durch den Pfeil (z) symbolisiert vertikal auslenkbar ist. Hierzu ist das Teil (3) am Teil (2) mit Hilfe eines Federparallelogramms befestigt. Die beiden Schenkel des Federparallelogramms sind mit (4a und 4b) bezeichnet. Die bei Tastköpfen üblicherweise vorhandenen Einrichtungen zur Messung der Auslenkung und zur Gewichtsentlastung des Taststiftträgers (3) sind hier nicht dargestellt. Am Taststiftträger (3) ist über ein Halteteil (5) der Taststift (6) mit der Tastkugel (7) des Tastkopfs angesetzt.The in 1 shown probe has a on the coordinate ( 1 ) fixed first, fixed part ( 2 ) against which the movable stylus carrier ( 3 ) as symbolized by the arrow (z) is vertically deflectable. For this the part ( 3 ) on the part ( 2 ) fixed by means of a spring parallelogram. The two legs of the spring parallelogram are with ( 4a and 4b ) designated. The probing devices commonly used to measure the deflection and weight of the Taststiftträgers ( 3 ) are not shown here. On the stylus carrier ( 3 ) is via a holding part ( 5 ) the stylus ( 6 ) with the probe ball ( 7 ) of the probe attached.

Um die Auslenkung in weitere Koordinatenrichtungen zu ermöglichen, kann der Taststift (6) beispielsweise in dem Halteteil (5) mittels eines Schwenkgelenks allseitig nachgiebig gelagert sein oder es können weitere lineare Führungssysteme für die Koordinatenrichtungen x und y vorgesehen sein, beispielsweise zusätzliche in die beiden anderen Raumrichtungen orientierte Federparallelogramme, die zwischen dem Taststiftträger (3) und dem Halteteil (5) angeordnet sein können.In order to enable the deflection in other coordinate directions, the stylus ( 6 ), for example, in the holding part ( 5 ) may be flexibly supported on all sides by means of a pivot joint, or further linear guidance systems may be provided for the coordinate directions x and y, for example additional spring parallelograms oriented in the other two spatial directions and located between the stylus carrier ( 3 ) and the holding part ( 5 ) can be arranged.

Zur Arretierung des Taststifts (6) bezüglich der Koordinate (z) ist am feststehenden Teil (2) des Tastkopfes über einen Träger (8) eine Klemmvorrichtung (9) befestigt, die mit einem in Richtung der Koordinate (z) starren, jedoch senkrecht dazu in Richtung des Pfeils (24) biegeweichen Teil (13) zusammenwirkt. Dieses Teil (13), vorzugsweise eine Blattfeder, ist mit seinem unteren Ende mittels eines Halters (12) am auslenkbaren Teil (3) des Tastkopfs befestigt und erstreckt sich weit über den eigentlichen zulässigen Bewegungsbereich des auslenkbaren Teils (3) hinaus in Richtung der Koordinate (z) bis zur Klemmvorrichtung (9). Dort trägt die Blattfeder (13) an ihrem anderen Ende eine fest mit ihr verbundene Kugel (14). Diese Kugel (14) wird in der Mittelstellung des auslenkbaren Teils (3) von zwei Teilen (10) und (11) der Klemmvorrichtung zangenförmig von zwei Seiten umfaßt. Während das am Träger (8) befestigte Teil (11) eine V-förmige Nut (23) trägt und als Amboß wirkt, ist das Teil (10) in Richtung des Pfeils (24) beweglich und dient als Hammer, mit dessen Hilfe die Kugel (14) während des Klemmvorganges in die V-Nut (23) gedrückt wird.To lock the stylus ( 6 ) with respect to the coordinate (z) is on the fixed part ( 2 ) of the probe via a carrier ( 8th ) a clamping device ( 9 ) which are rigid with one in the direction of the coordinate (z) but perpendicular thereto in the direction of the arrow ( 24 ) flexible part ( 13 ) cooperates. This part ( 13 ), preferably a leaf spring, is at its lower end by means of a holder ( 12 ) on the deflectable part ( 3 ) of the probe and extends far beyond the actual permissible range of movement of the deflectable part ( 3 ) in the direction of the coordinate (z) to the clamping device ( 9 ). There, the leaf spring ( 13 ) at its other end a ball ( 14 ). This ball ( 14 ) is in the middle position of the deflectable part ( 3 ) of two parts ( 10 ) and ( 11 ) of the clamping device comprises forceps from two sides. While that on the carrier ( 8th ) fixed part ( 11 ) a V-shaped groove ( 23 ) and acts as an anvil, the part ( 10 ) in the direction of the arrow ( 24 ) and serves as a hammer, by means of which the ball ( 14 ) during the clamping process in the V-groove ( 23 ) is pressed.

Zur Bewegung des Hammers (10) in die geklemmte und in die entklemmte Stellung dient ein bipolar schaltbarer Elektromagnet in der Klemmvorrichtung (9). Dieser Magnet ist in (2) skizziert. Dieser Magnet, der beispielsweise unter der Bezeichnung PEM 1515 von der Firma Thoma Magnettechnik in Donaueschingen bezogen werden kann, besitzt ein topfförmiges Weicheisengehäuse (15), in das ein Permanentmagnet (16) sowie der Flußführungskörper (17) für den Elektromagneten (18) zentrisch eingesetzt sind. Geschlossen wird der Magnetfluß durch einen beweglichen Anker (19), der im geklemmten Zustand auf dem Rand des topfförmigen Weicheisenteils (15) aufliegt. Der Anker (19) ist mittels einer Schraube (21) an eine Biegefeder (20) angeschraubt, die in der gezeichneten Stellung vorgespannt ist. Wird nun der Elektromagnet (18) durch einen kurzen Stromimpuls bezüglich seines Magnetfelds gegensinnig zum Permanentmagneten (16) erregt, entspannt sich die Feder (20) und löst den Anker (19) vom Weicheisenteil (15) in die gestrichelt gezeichnete Stellung. Dort verbleibt die Biegefeder mit dem Anker (19) auch ohne weitere Stromzufuhr.To move the hammer ( 10 ) in the clamped and in the unclamped position is a bipolar switchable electromagnet in the clamping device ( 9 ). This magnet is in (2) outlined. This magnet, which can be obtained, for example, under the name PEM 1515 from Thoma Magnettechnik in Donaueschingen, has a cup-shaped soft iron housing ( 15 ) into which a permanent magnet ( 16 ) and the flux guide body ( 17 ) for the electromagnet ( 18 ) are used centrically. The magnetic flux is closed by a movable armature ( 19 ), which in the clamped state on the edge of the cup-shaped soft iron part ( 15 ) rests. The anchor ( 19 ) is by means of a screw ( 21 ) to a spiral spring ( 20 ) screwed, which is biased in the position shown. Will now the electromagnet ( 18 ) by a short current pulse with respect to its magnetic field in opposite directions to the permanent magnet ( 16 ), the spring relaxes ( 20 ) and releases the anchor ( 19 ) of the soft iron part ( 15 ) in the dashed line position. There remains the spiral spring with the anchor ( 19 ) without further power supply.

Schaltet man hingegen durch einen weiteren Stromimpuls mit entgegengesetzter Stromrichtung den Elektromagneten (18) mit seinem Feld gleichsinnig zum Permanentmagneten (16), dann verstärken sich die beiden Magnetfelder, der Luftspalt zum Anker (19) wird überbrückt und der Anker (19) wird wieder gegen den Weicheisentopf (15) gezogen, wo er auch ohne weitere Stromzufuhr verbleibt.If, on the other hand, the electromagnet is switched by a further current pulse with opposite current direction ( 18 ) with its field in the same direction to the permanent magnet ( 16 ), then the two magnetic fields increase, the air gap to the armature ( 19 ) is bridged and the anchor ( 19 ) is again against the soft iron pot ( 15 ), where it remains without further power supply.

Die Biegefeder (20) steht über den Anker (19) über und trägt an ihrem vorderen Ende den Hammer (10), der wie beschrieben durch kurze Stromimpulse wechselnder Stromrichtung zwischen den beiden gezeichneten Stellungen hin und her schaltbar ist. Er ist einer der wesentlichen Bestandteile der Klemmvorrichtung (9), die in den 3 und 4 nochmals detaillierter dargestellt ist. Die Klemmvorrichtung besitzt u.a. einen bügelförmigen Halter (22), der mit vier Schrauben am feststehenden Teil (2) bzw. dem Halteteil (8) des in 1 dargestellten Tastkopfes befestigt werden kann. In dem bügelförmigen Halter sind der bipolare Elektromagnet (15) eingesetzt sowie das als Amboß wirkende Teil (11) mit der V-förmigen Nut (23). An der Halterung (22) ist außerdem die Biegefeder (20) befestigt, an die der Anker (19) des Magneten (15) angeschraubt ist. Diese Biegefeder (20) wirkt als elastisch nachgiebiger Klemmhebel, der die Kugel (14) am oberen Ende der Blattfeder (13) mittels des Hammers (10) in die Nut (23) des Amboßteils (11) drückt. Bei übermäßiger auf den Taststift (6) in Richtung des Pfeils (z) wirkender Kraft gibt die Biegefeder (20) jedoch nach, so daß die Kugel (14) auch im geklemmten Zustand aus der durch die V-förmige Nut (23) gebildeten Raste ausweichen kann.The spiral spring ( 20 ) is above the anchor ( 19 ) and carries at its front end the hammer ( 10 ), which as described by short current pulses alternating current direction between the two positions drawn back and forth switchable. It is one of the essential components of the clamping device ( 9 ), which in the 3 and 4 is shown again in more detail. The clamping device has inter alia a bow-shaped holder ( 22 ) with four screws on the fixed part ( 2 ) or the holding part ( 8th ) of the 1 shown probe can be attached. In the bow-shaped holder are the bipolar electromagnet ( 15 ) and the anvil-acting part ( 11 ) with the V-shaped groove ( 23 ). On the bracket ( 22 ) is also the bending spring ( 20 ), to which the anchor ( 19 ) of the magnet ( 15 ) is screwed. This spiral spring ( 20 ) acts as an elastically resilient clamping lever, which the ball ( 14 ) at the upper end of the leaf spring ( 13 ) by means of the hammer ( 10 ) into the groove ( 23 ) of the anvil member ( 11 ) presses. If excessive on the stylus ( 6 ) in the direction of the arrow (z) acting force gives the bending spring ( 20 ), however, so that the ball ( 14 ) in the clamped state from the through the V-shaped groove ( 23 ) formed dodge can escape.

Eine genaue Justage des Permanentmagneten, der Biegefeder (20), des Amboß' (11) mit V-Lager (23) sowie der Kugel (14) ist nicht erforderlich, da sich letztere auch bei kleineren Abweichungen von der exakten Mittelstellung des beweglichen Teils (3) des Tastkopfes selbstzentrierend klemmen läßt.An exact adjustment of the permanent magnet, the spiral spring ( 20 ), the anvil ( 11 ) with V-bearing ( 23 ) as well as the ball ( 14 ) is not necessary, since the latter, even with smaller deviations from the exact center position of the movable part ( 3 ) of the probe can be clamped self-centering.

Allerdings ist es nicht erforderlich, daß die Teile (10, 11 und 14) in der beschriebenen Weise ausgebildet werden müssen. Beispielsweise kann statt der V-Nut (23) im Amboß (11) auch eine entsprechend ausgerichtete Walze verwendet sein, gegen die eine Doppelkugel am Teil (13) gedrückt wird. Wenn mehrere Raststellungen gewünscht werden, kann die Blattfeder (13) auch mehrere hinter bzw. übereinander angeordnete Kugeln enthalten. Schließlich ist es auch möglich, die Blattfeder (13) bei beliebigen Auslenkungen des beweglichen Teils (3) des Tastkopfes zu klemmen, wenn die Blattfeder (13) und das Amboßteil (11) mit entsprechend gegenüberliegenden, rauhen Oberflächen ausgebildet werden.However, it is not necessary that the parts ( 10 . 11 and 14 ) must be formed in the manner described. For example, instead of the V-groove ( 23 ) in the anvil ( 11 ) also a suitably oriented roll may be used, against which a double ball on the part ( 13 ) is pressed. If several detent positions are desired, the leaf spring ( 13 ) also contain a plurality of balls arranged behind or one above the other. Finally, it is also possible to use the leaf spring ( 13 ) at any deflections of the movable part ( 3 ) of the probe when the leaf spring ( 13 ) and the anvil member ( 11 ) are formed with correspondingly opposite, rough surfaces.

Bei dem zweiten, modifizierten Ausführungsbeispiel nach 5 sind gleiche oder ähnliche Teile mit einer um 100 höheren Bezugsziffer versehen verglichen mit dem Ausführungsbeispiel nach den 1-4. Hier ist der bügelförmige Halter 122, an dem der bipolar schaltbare Elektromagnet (118) befestigt ist, um eine Achse (102) am feststehenden Teil des Tastkopfes schwenkbar gelagert und wird von einer schwachen Zugfeder (112) gegen einen Anschlag (108) am feststehenden Teil des Tastkopfes gezogen. An der Halterung (122) ist außerdem wieder eine Biegefeder (120) befestigt, mit der das Ankerteil (119) für den bipolaren Magneten verbunden ist.In the second, modified embodiment according to 5 are the same or similar parts provided with a higher by 100 reference number compared to the embodiment of the 1 - 4 , Here is the bow-shaped holder 122 at which the bipolar switchable electromagnet ( 118 ) is attached to an axis ( 102 ) is pivotally mounted on the stationary part of the probe and is by a weak tension spring ( 112 ) against a stop ( 108 ) pulled on the stationary part of the probe. On the bracket ( 122 ) is again a bending spring ( 120 ), with which the anchor part ( 119 ) is connected to the bipolar magnet.

Ein Schenkel (122a) der Halterung (122) trägt an seinem Ende eine Kugel (111). Außerdem trägt auch die elastische Biegefeder (120) an ihrem Ende und zwar an der der Kugel (111) gegenüberliegenden Stelle eine zweite Kugel (110). Der Schenkel (122a) mit der Kugel (111) und die Biegefeder (120) mit der Kugel (110) umfassen zangenförmig einen Steg (113) des beweglichen Teils (103) des Tastkopfs. In diesem Steg (113) ist auf der Seite der Kugel (111) eine V-förmige Nut (123) eingearbeitet, die wieder als Raste wirkt. In der gezeichneten Stellung klemmen die beiden Kugeln (110) und (111) den Steg (113). Hierbei bewegt sich der Schenkel (122a) vom Anschlag (108) weg und rastet in die V-Nut (123) ein. Auch in dem hier beschriebenen Beispiel ist die Klemmvorrichtung in den beiden Richtungen senkrecht zur Auslenkbewegung des beweglichen Teils (103) – die Auslenkbewegung erfolgt senkrecht zur Papierebene – kräftemäßig entkoppelt. Die Entkopplung in Richtung des Pfeils (124) stellt die Schwenkachse (102) sicher und die Entkopplung in der verbleibenden dritten Richtung erfolgt durch die entsprechende Anordnung der V-förmigen Nut (123).A thigh ( 122a ) of the holder ( 122 ) carries at its end a ball ( 111 ). In addition, the elastic bending spring ( 120 ) at its end and that of the ball ( 111 ) opposite a second ball ( 110 ). The thigh ( 122a ) with the ball ( 111 ) and the bending spring ( 120 ) with the ball ( 110 ) include a pliers a bridge ( 113 ) of the movable part ( 103 ) of the probe. In this jetty ( 113 ) is on the side of the ball ( 111 ) a V-shaped groove ( 123 ), which again acts as a detent. In the drawn position, the two balls clamp ( 110 ) and ( 111 ) the bridge ( 113 ). Here, the leg moves ( 122a ) from the stop ( 108 ) and snaps into the V-groove ( 123 ) one. Also in the example described here, the clamping device is in the two directions perpendicular to the deflection movement of the movable part ( 103 ) - The deflection movement is perpendicular to the paper plane - decoupled in terms of power. The decoupling in the direction of the arrow ( 124 ) sets the pivot axis ( 102 ) safe and the decoupling in the remaining third direction is effected by the corresponding arrangement of the V-shaped groove ( 123 ).

Wieder stellt die Biegefeder (120) sicher, daß die Klemmung bei überschreiten einer definierten durch ihre Federkonstante vorgegebenen Kraft nachgibt, d.h. die Kugel (111) aus der Nut (123) ausrasten kann.Again, the spiral spring ( 120 ) sure that the clamping yields when exceeding a defined predetermined by their spring constant force, ie the ball ( 111 ) out of the groove ( 123 ) can disengage.

Im dritten Ausführungsbeispiel nach 6 sind gleiche oder ähnliche Teile mit im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach den 1-4 um 200 höheren Bezugsziffern versehen. Bei dieser Klemmvorrichtung ist die Haltekraft der Klemmvorrichtung einstellbar. Dazu ist bei sonst gleicher Funktion wie im Ausführungsbeispiel nach 5 der bipolar schaltbare Elektromagnet (118) durch einen Miniatur-Elektromotor (218) ersetzt, der eine Gewindespindel (216) antreibt. Die Biegefeder (220) ist anstelle des Ankers (119) aus 5 mit einer Mutter (219) verbunden, die auf der Spindel (216) sitzt, und sichert diese gleichzeitig gegen Mitdrehen. Bei entsprechender Betätigung des Motors (218) kann der zangenförmige Griff der beiden Kugeln (211) und (210) um den Steg (213) verringert oder verstärkt werden und die Haltekraft, mit der die Kugel (211) in der V-förmigen Nut (223) festsitzt, nach Belieben variiert, d.h. verkleinert oder vergrößert werden.In the third embodiment according to 6 are the same or similar parts compared to the embodiment of the 1 - 4 provided by 200 higher reference numerals. In this clamping device, the holding force of the clamping device is adjustable. This is the case with otherwise the same function as in the embodiment 5 the bipolar switchable electromagnet ( 118 ) by a miniature electric motor ( 218 ), which has a threaded spindle ( 216 ) drives. The spiral spring ( 220 ) is instead of the anchor ( 119 ) out 5 with a mother ( 219 ) connected to the spindle ( 216 ), and secures them at the same time against turning. With appropriate operation of the engine ( 218 ), the pincer-like grip of the two balls ( 211 ) and ( 210 ) around the footbridge ( 213 ) or the holding force with which the ball ( 211 ) in the V-shaped groove ( 223 ), varies as desired, ie reduced or enlarged.

Claims

Probe for coordinate measuring machines with a clamping device for clamping the deflectable part ( 3 ; 103 ; 203 ) relative to the part fixed relative thereto ( 2 ) of the probe, wherein the part to be clamped to the fixed or movable part ( 2 / 3 ; 102 / 103 ; 202 / 203 ) of the probe is attached and by two relatively movable parts ( 10 / 11 ; 110 / 111 ; 210 / 211 ) of the clamping device is grasped like a pliers.

Probe according to claim 1, wherein the clamping device is at least one direction ( 24 ; 124 ; 224 ) perpendicular to the direction of movement of the deflectable probe head part ( 3 ; 103 ; 203 ) in terms of force from the fixed part ( 2 ; 102 ; 202 ) or moving part ( 3 ; 103 ; 203 ) is decoupled.

Probe according to one of claims 1-2, wherein the clamping device with a in the direction of movement (z) of the deflectable probe head part ( 3 ), but in at least one other direction ( 24 ) flexible part ( 13 ) interacting with the fixed part ( 2 ) with the deflectable part ( 3 ) of the probe in the clamped state with each other, and the flexurally soft part ( 13 ) with one end on the fixed or movable part ( 2 / 3 ) of the probe is attached and clamped with its other end.

Probe according to one of claims 1-2, wherein the holder ( 122 ; 222 ) of the clamping device is pivotally mounted.

Probe according to one of claims 1-4, wherein the clamping device between two states, an unlocked and a clamped state is switchable such that she in both states between the switching operations no energy consumed.

Probe according to one of claims 1-6, wherein the clamping device comprises an electromagnet ( 15 - 19 ; 115 - 119 ) whose anchor plate ( 19 ; 119 ) is switchable between two positions.

Probe according to claim 6, wherein the electromagnet additionally comprises a permanent magnet ( 16 ; 116 ) contains.

Probe according to claim 6, wherein the anchor plate ( 19 ; 119 ) of the electromagnet with a hammer ( 10 ; 110 ) connected to the part to be clamped ( 13 ; 113 ) presses.

Probe according to claim 8, wherein the klem to part one on a leaf spring ( 13 ) attached ball ( 14 ) which is in a V-shaped groove ( 11 ) and there from the hammer ( 10 ) is held in the clamped state.

Probe according to claim 1, wherein the clamping device is yielding and when a defined holding force is exceeded the clamped part ( 14 ) releases.

Probe according to claim 8 and 10, wherein the hammer ( 10 ; 110 ) resilient to the anchor plate ( 19 ; 119 ) is attached.

Probe according to claim 10, wherein the holding force the clamping device is adjustable.